Popis předmětu - B2M34VKEA

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B2M34VKEA Výkonová elektronika Rozsah výuky:2p+2l
Garanti:Hazdra P. Role:PV Jazyk výuky:CS
Vyučující:Hazdra P., Popelka S., Záhlava V. Zakončení:Z,ZK
Zodpovědná katedra:13134 Kreditů:6 Semestr:L

Anotace:

Hlavním cílem předmětu je uvést posluchače do problematiky výkonové elektroniky. Na přednáškách budou nejdříve vyloženy struktury a principy činnosti v současné době využívaných polovodičových součástek s ohledem na nově vyvinuté polovodičové materiály. Dále budou popsány jejich modely a vysvětlena problematika buzení výkonových polovodičových spínačů, spínání L-R-C zátěže a výkonových ztrát a to včetně provozní spolehlivosti výkonových součástek. Další část přednášek bude věnována problematice výkonových měničů, úvodu do metod řízení, řídícím obvodům pro dané topologie a regulaci výkonu na zátěži. Předmět bude zakončen přednáškou na téma problematiky návrhu desek plošných spojů pro spínané zdroje, která může mít významný dopad na elektromagnetickou kompatibilitu (EMC) navrženého spínaného zdroje.

Osnovy přednášek:

1. Úvod do problematiky výkonové elektroniky, fyzikální principy, polovodičové materiály (Si, SiC, GaN)
2. Výkonové diody usměrňovací a diodu s rychlou komutací. Si versus SiC.
3. Tranzistory MOSFET a IGBT, porovnání struktur a vlastností.
4. Vícevrstvé spínací struktury, tyristor s nucenou komutací (PCT) a vypínací (GTO, IGCT)
5. Výkonové moduly, integrované struktury a obvody
6. Kompaktní modely výkonových součástek a obvodových prvků
7. Buzení výkonových spínacích součástek, parazitní kapacita a rozptylová indukčnost
8. Spínání odporové, induktivní a kapacitní zátěže, konfigurace HSS, LSS, můstek atd.
9. Výkonové ztráty a tepelná bilance, tepelný odpor pouzdra
10. Provozní spolehlivost výkonových součástek
11. Topologie výkonových měničů (VSI, LCI, MMC)
12. Úvod do problematiky metod řízení výkonových měničů
13. Řídicí obvody pro výkonové měniče, regulace výkonu na zátěži 14. Problematika návrhu desek plošného spoje pro spínané zdroje

Osnovy cvičení:

1. Organizační záležitosti, úvod do problematiky
2. Statické a dynamické vlastnosti výkonových diod
3. Statické a dynamické vlastnosti polem řízených výkonových součástek
4. Statické a dynamické vlastnosti bipolárních a vícevrstvých součástek
5. Porovnání vlastností výkonových součástek na bázi Si a SiC, GaN.
6. Obvodová simulace výkonových součástek a diskrétních prvků
7. Simulace budicích obvodů výkonových spínacích součástek
8. Konfigurace HSS, LSS, můstek atd.
9. Návrh a výpočet tepelného zatížení součástky
10. Příklad návrhu výkonového obvodu v souladu s pravidly spolehlivosti
11. Návrh výkonového měniče, bilance účinnosti a spolehlivosti
12. Zapojení Step-Up, Step-Down, SEPIC, Flyback, Forward.
13. Budiče polovodičových laserů a LED, regulaci výkonu a otáček motorů
14. Příklad návrhu desky plošného spoje se spínaným zdrojem

Literatura:

[1] B. Jayant Baliga : "Fundamentals of Power Semiconductor Devices", Springer, 2008
[2] R. Perret, "Power Electronics Semiconductor Devices", John Wiley, 2010
[3] A. Ioinovici, "Power Electronics and Energy Conversion Systems", Wiley, 2012

Požadavky:

Účast na cvičeních, absolvování zápočtového testu a zkoušky.

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=1166

Klíčová slova:

Výkonová elektronika, výkonové polovodičové součástky, výkonové měniče

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MPEK1_2018 Před zařazením do oboru PV 2


Stránka vytvořena 13.12.2018 05:48:31, semestry: Z,L/2020-1, L/2017-8, L/2019-20, Z,L/2018-9, Z/2019-20, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.